一種奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法及對(duì)應(yīng)的智能喂食方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于畜牧業(yè)智能化管理領(lǐng)域，具體涉及一種奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法及對(duì)應(yīng) 的智能喂食方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，奶牛業(yè)在我國(guó)畜牧業(yè)中已經(jīng)成為了支柱型企業(yè)，它的發(fā)展決定了我國(guó) 畜牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)水平，影響著我國(guó)國(guó)民的健康狀況。隨著我國(guó)畜牧業(yè)的崛起，對(duì)牛奶的需求量 增大，因此需要保證每頭奶牛的飲食，保障奶牛的產(chǎn)奶量。
[0003] 目前，奶牛的喂食方法是人工統(tǒng)一喂食，不僅造成人力資源的大量浪費(fèi)，工作效率 低下，而且，由于每頭奶牛的整體運(yùn)動(dòng)水平不同，其飼料需求也不同，如果每頭奶牛都采用 相同的喂食量進(jìn)行喂食，很容易出現(xiàn)飼料的浪費(fèi)或者不足的情況，影響奶牛的健康狀況，使 得奶牛的產(chǎn)奶水平不均衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法及對(duì)應(yīng)的智能喂食方法，用以解 決的現(xiàn)有技術(shù)中的奶牛喂食方法造成奶牛的產(chǎn)奶水平不均衡的問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0006] 一種奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法，包括以下步驟：
[0007] 1)采集設(shè)定時(shí)間周期內(nèi)奶牛前進(jìn)方向的加速度；
[0008] 2)計(jì)算加速度零均值序列的前向差分序列d;
[0009] 3)計(jì)算前向差分序列d的三個(gè)參數(shù)--標(biāo)準(zhǔn)差a、極差b、峰度c--中的一個(gè)或 多個(gè)；
[0010] 4)通過計(jì)算的數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的閾值判斷奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)計(jì)算的數(shù)據(jù)大于或等 于其對(duì)應(yīng)的閾值的時(shí)候，判斷該周期內(nèi)奶牛處于奔跑狀態(tài)；當(dāng)計(jì)算的數(shù)據(jù)小于其對(duì)應(yīng)的閾 值的時(shí)候，判斷該周期內(nèi)奶牛處于奔跑狀態(tài)。
[0011] 所述步驟3)中，計(jì)算所述兩個(gè)以上的參數(shù)，對(duì)每一個(gè)參數(shù)，根據(jù)對(duì)應(yīng)的閥值判斷 奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再依據(jù)設(shè)定的邏輯規(guī)則綜合判斷奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0012] 所述步驟4)中，根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)建立基本可信度分配函數(shù)，其中，m(l)、m(2)分 別表示奶牛處于行走狀態(tài)和奔跑狀態(tài)的基本可信度分配，m(?)表示不確定的基本可信度 分配；通過其對(duì)應(yīng)的閾值得出對(duì)應(yīng)的基本可信度分配值F;當(dāng)步驟3)計(jì)算的數(shù)據(jù)為1個(gè) 時(shí)，若基本可信度分配值F的m(l) _m(2)>ee2，即可判斷為行走狀態(tài)；若!11(2)- m(l)>epm(?)〈e2，即可判斷為奔跑狀態(tài)；當(dāng)步驟3)計(jì)算的數(shù)據(jù)為2個(gè)或2個(gè)以上時(shí)， 對(duì)得到的基本可信度分配值F進(jìn)行異或運(yùn)算得到可信度分配值Fx，若可信度分配值^的 m⑴_(tái)m(2)>e^m(?)〈e2，即可判斷為行走狀態(tài)；若m(2) _m(l)>e^m(?)〈e2,即可判 斷為奔跑狀態(tài)。
[0013] 一種奶牛智能喂食方法，包括以下步驟：
[0014] 1)在一段時(shí)間內(nèi)，采集若干組加速度數(shù)據(jù)，每組加速度數(shù)據(jù)為設(shè)定時(shí)間周期的奶 牛前進(jìn)方向的加速度數(shù)據(jù)；
[0015] 2)對(duì)于每組加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算加速度零均值序列的前向差分序列d;
[0016] 3)計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差a、極差b、峰度c中的一個(gè)或多個(gè)；
[0017] 4)通過計(jì)算的數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的閾值判斷奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)計(jì)算的數(shù)據(jù)大于或等 于其對(duì)應(yīng)的閾值的時(shí)候，判斷該周期內(nèi)奶牛處于奔跑狀態(tài)；當(dāng)計(jì)算的數(shù)據(jù)小于其對(duì)應(yīng)的閾 值的時(shí)候，判斷該周期內(nèi)奶牛處于奔跑狀態(tài)；
[0018] 5)綜合由各組加速度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，計(jì)算奶牛處于奔跑狀態(tài)的周期 占總時(shí)間的比例，確定奶牛的喂食量。
[0019] 所述步驟3)中，計(jì)算所述兩個(gè)以上的參數(shù)，對(duì)每一個(gè)參數(shù)，根據(jù)對(duì)應(yīng)的閥值判斷 奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再依據(jù)設(shè)定的邏輯規(guī)則綜合判斷奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0020] 所述步驟4)中，根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)建立基本可信度分配函數(shù)，其中，m(l)、m(2)分 別表示奶牛處于行走狀態(tài)和奔跑狀態(tài)的基本可信度分配，m(?)表示不確定的基本可信度 分配；通過其對(duì)應(yīng)的閾值得出對(duì)應(yīng)的基本可信度分配值F;當(dāng)步驟3)計(jì)算的數(shù)據(jù)為1個(gè) 時(shí)，若基本可信度分配值F的m(l) _m(2)>ee2，即可判斷為行走狀態(tài)；若!11(2)- m(l)>epm(?)〈e2，即可判斷為奔跑狀態(tài)；當(dāng)步驟3)計(jì)算的數(shù)據(jù)為2個(gè)或2個(gè)以上時(shí)， 對(duì)得到的基本可信度分配值F進(jìn)行異或運(yùn)算得到可信度分配值Fx，若可信度分配值^的 m⑴_(tái)m(2)>e^m(?)〈e2，即可判斷為行走狀態(tài)；若m(2) _m(l)>e^m(?)〈e2,即可判 斷為奔跑狀態(tài)。
[0021] 所述步驟5)中確定奶牛的喂食量的方式為：根據(jù)奶牛處于奔跑狀態(tài)的周期占總 時(shí)間的比例，將奶牛運(yùn)動(dòng)量分為運(yùn)動(dòng)過多、正常運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)過少三種運(yùn)動(dòng)量；通過運(yùn)動(dòng)量確 定奶牛的喂食量。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：在一段時(shí)間內(nèi)，采集若干組加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算相應(yīng)前向差分 序列d的標(biāo)準(zhǔn)差、極差、峰度值的一個(gè)或多個(gè)，通過計(jì)算的數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的閾值判斷其處于 步行狀態(tài)或奔跑狀態(tài)，然后根據(jù)奔跑狀態(tài)的周期占總時(shí)間的比例，確定奶牛的喂食量，保證 了每頭奶牛都有合適的喂食量，實(shí)現(xiàn)了奶牛的自動(dòng)化飼養(yǎng)，提高了奶牛的產(chǎn)奶水平。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法實(shí)施例3的流程圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明奶牛智能喂食方法實(shí)施例的流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0025] 奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法實(shí)施例1
[0026] 本實(shí)施例的奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法包括以下步驟：
[0027] 1)采集設(shè)定時(shí)間周期內(nèi)奶牛前進(jìn)方向的加速度。
[0028] 通過加速度傳感器采集至少一個(gè)設(shè)定時(shí)間周期內(nèi)奶牛前進(jìn)方向的加速度。
[0029] 2)計(jì)算加速度零均值序列的前向差分序列d。
[0030] 設(shè)加速度序列為Z= [Zi,z2，…，zj，計(jì)算z的均值z(mì)' = (Zi+zJ…+zn)/n，將加速 度序列Z中的每個(gè)元素減去均值z(mì)'，得到新的零均值序列Z"，對(duì)序列Z"進(jìn)行前向差分， 得到序列d。
[0031] 3)計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差。
[0032] 計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差，并將其數(shù)值記為a。
[0033] 4)通過計(jì)算的數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的閾值判斷奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0034] 設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)差a的閾值為2,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差a多2時(shí)，判斷奶牛處于奔跑狀態(tài)；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差 a〈2時(shí)，判斷奶牛處于行走狀態(tài)。
[0035] 在上述實(shí)施例中，計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差，在其他實(shí)施方式中，可以計(jì)算前 向差分序列d的極差b或者峰度c。
[0036] 在上述實(shí)施例中，所述標(biāo)準(zhǔn)差a的閾值為2,作為其他實(shí)施方式，其閥值可以為1. 8 等其他數(shù)值。
[0037] 奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法實(shí)施例2
[0038] 在奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法實(shí)施例1中，所述步驟3)中：計(jì)算前向差分序列d的標(biāo) 準(zhǔn)差為a，極差為b。
[0039] 4)計(jì)算所述兩個(gè)以上的參數(shù)，對(duì)每一個(gè)參數(shù)，根據(jù)對(duì)應(yīng)的閥值判斷奶牛的運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)，再依據(jù)設(shè)定的邏輯規(guī)則綜合判斷奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0040] 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差a的閾值2、極差為b的閾值7分別判斷奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)定奶牛奔 跑狀態(tài)為邏輯值"1"，行走狀態(tài)為邏輯值"0";對(duì)判斷結(jié)果做邏輯與運(yùn)算，當(dāng)邏輯與運(yùn)算輸出 結(jié)果為" 1"時(shí)，判斷奶牛處于奔跑狀態(tài)；當(dāng)邏輯運(yùn)算輸出結(jié)果為"〇"時(shí)，判斷奶牛處于行走 狀態(tài)。上述邏輯運(yùn)算規(guī)則也可以是或運(yùn)算等其它邏輯運(yùn)算規(guī)則。
[0041] 在上述實(shí)施例中，所述極差為b的閾值為7,作為其他實(shí)施方式，其閥值可以為6. 8 等其他數(shù)值。
[0042] 在上述實(shí)施例中，計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差和極差，作為其他實(shí)施方式，可以 計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差和峰度，或者極差和峰度。
[0043] 在上述實(shí)施例中，計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差和極差，作為其他實(shí)施方式，可以 計(jì)算計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差、極差和峰度，其判斷方式與實(shí)施例2的判斷方式相同， 故不在此重復(fù)敘述。
[0044] 奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法實(shí)施例3
[0045] 如圖1所示，本實(shí)施例的奶牛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判別方法包括以下步驟：
[0046] 1)采集設(shè)定時(shí)間周期內(nèi)奶牛前進(jìn)方向的加速度。
[0047] 通過加速度傳感器采集至少一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)奶牛前進(jìn)方向的加速度。
[0048] 2)計(jì)算加速度零均值序列的前向差分序列d。
[0049] 設(shè)加速度序列為Z= [Zi,z2，…，zj，計(jì)算z的均值z(mì)' = (Zi+zJ…+zn)/n，將加速 度序列Z中的每個(gè)元素減去均值z(mì)'，得到新的零均值序列Z"，對(duì)序列Z"進(jìn)行前向差分， 得到序列d。
[0050] 3)計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差、極差、峰度。
[0051] 計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差、極差、峰度，將標(biāo)準(zhǔn)差記為a、極差記為b、峰度記為 Co
[0052] 4)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差、極差、峰度建立基本可信度分配函數(shù)，并將標(biāo)準(zhǔn)差、極差、峰度代入基 本可信度分配函數(shù)，判斷奶牛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0053] m(l)、m(2)分別表示奶牛處于行走狀態(tài)和奔跑狀態(tài)的基本可信度分配，m(?)表 示不確定的基本可信度分配。建立過程如下：
[0054] 標(biāo)準(zhǔn)差：
[0055] 若a〈l，則m(l) = 0? 9,m(2) = 0,m( ?) = 0? 1 ;
[0056] gl<a〈2Um(l) = [l-(a-l)]X0.9，nK2) = [a-l]X0.9，m(?)=0.1;
[0057] 若a多 2,則m(l) = 0,m(2) = 0? 9,m( ?) = 0? 1。
[0058] 極差：
[0059] 若b〈5,則m(l) = 0? 9,m(2) = 0,m( ?) = 0? 1 ;
[0060] 若 5 彡 b〈7,則m(l) = [1 - (b- 5)/2]X0. 9，m(2) =[(b- 5)/2] X0. 9，m(?)= 0. 1 ；
[0061] 若b^：7,則m(l) = 0，m(2) =0.9，m(?) =0.1。
[0062] 峰度：
[0063] 若c〈2,則m(l) = 0? 9,m(2) = 0,m( ?) = 0? 1 ;
[0064] 若 2 < c〈3,則m(l) = [1 - (c- 2) ]X0? 9,m⑵=[c- 2]X0? 9, m( ?) = 0? 1 ;
[0065] 若c^ 3,則m(l) = 0,m(2) = 0? 9,m( ?) = 0? 1。
[0066] 將前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差a、極差b、峰度c代入對(duì)應(yīng)的基本可信度分配函數(shù)，計(jì) 算得出對(duì)應(yīng)的基本可信度分配值FI、F2、F3,然后將FI、F2、F3代入式（1)，得到可信度分配 值
[0067] Fx=F1十F2十F3 (1)
[0068] 選取門限e0? 2，e2= 〇? 〇3，
[0069] 若可信度分配值匕的!11(1) -m(2)>epnKQXq，即可判斷為行走狀態(tài)；
[0070] m⑵-m(l) >e^m( ?)〈e2，即可判斷為奔跑狀態(tài)。
[0071] 在上述實(shí)施例中，所述步驟3)中計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差、極差、峰度。作為 其他實(shí)施方式，所述步驟3)中僅計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差、極差、峰度其中的一個(gè)。根 據(jù)計(jì)算了的數(shù)據(jù)建立基本可信度分配函數(shù)F，F(xiàn)的m(l) _m(2)>epm(?)〈e2，即可判斷為 行走狀態(tài)；若m(2) -m(l)>e:，!!!（?)〈e2，即可判斷為奔跑狀態(tài)。
[0072] 在上述實(shí)施例中，所述步驟3)中計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差、極差、峰度。作為 其他實(shí)施方式，所述步驟3)中僅計(jì)算前向差分序列d的標(biāo)準(zhǔn)差、極差、峰度其中的兩個(gè)。其 判斷方法與實(shí)施例3中的判斷方法一致，故不在此重復(fù)敘述。
[0073]